Trong các con sông tự nhiên, nước chảy từ thượng nguồn xuống hạ nguồn trộn lẫn với phù sa, và thường rửa trôi lòng sông và bờ dốc, điều này cho thấy có một lượng năng lượng nhất định ẩn chứa trong nước. Trong điều kiện tự nhiên, năng lượng tiềm tàng này được tiêu thụ để rửa trôi, đẩy phù sa và vượt qua sức cản ma sát. Nếu chúng ta xây dựng một số tòa nhà và lắp đặt một số thiết bị cần thiết để tạo ra một dòng nước ổn định chảy qua một tuabin nước, tuabin nước sẽ được dẫn động bởi dòng nước, giống như một cối xay gió, có thể quay liên tục và năng lượng nước sẽ được chuyển đổi thành năng lượng cơ học. Khi tuabin nước dẫn động máy phát điện quay cùng nhau, nó có thể tạo ra điện và năng lượng nước được chuyển đổi thành năng lượng điện. Đây là nguyên lý cơ bản của quá trình phát điện thủy điện. Tua bin nước và máy phát điện là những thiết bị cơ bản nhất để phát điện thủy điện. Tôi xin giới thiệu sơ lược cho bạn một số kiến thức ít ỏi về quá trình phát điện thủy điện.
1. Thủy điện và dòng nước
Trong thiết kế nhà máy thủy điện, để xác định quy mô nhà máy điện, cần phải biết công suất phát điện của nhà máy điện. Theo nguyên lý cơ bản của nhà máy thủy điện, không khó để thấy rằng công suất phát điện của nhà máy điện được xác định bởi lượng công mà dòng điện có thể thực hiện. Chúng ta gọi tổng công mà nước có thể thực hiện trong một khoảng thời gian nhất định là năng lượng nước, và công có thể thực hiện trong một đơn vị thời gian (giây) được gọi là công suất dòng điện. Rõ ràng, công suất dòng nước càng lớn thì công suất phát điện của nhà máy điện càng lớn. Do đó, để biết công suất phát điện của nhà máy điện, trước tiên chúng ta phải tính công suất dòng nước. Công suất dòng nước trong sông có thể được tính theo cách này, giả sử rằng độ rơi mặt nước ở một đoạn sông nhất định là H (mét), và thể tích nước H chảy qua mặt cắt ngang của sông trong một đơn vị thời gian (giây) là Q (mét khối/giây), khi đó công suất dòng chảy bằng tích của trọng lượng nước và độ rơi. Rõ ràng, giọt nước càng cao thì lưu lượng càng lớn và sức mạnh dòng nước càng lớn.
2. Sản lượng của các nhà máy thủy điện
Dưới một cột áp và lưu lượng nhất định, điện mà một nhà máy thủy điện có thể tạo ra được gọi là sản lượng thủy điện. Rõ ràng, công suất đầu ra phụ thuộc vào công suất của dòng nước chảy qua tua bin. Trong quá trình chuyển đổi năng lượng nước thành năng lượng điện, nước phải thắng được sức cản của lòng sông hoặc các tòa nhà trên đường từ thượng nguồn đến hạ nguồn. Tua bin nước, máy phát điện và thiết bị truyền tải cũng phải thắng được nhiều sức cản trong quá trình làm việc. Để thắng được sức cản, phải thực hiện công việc và công suất dòng nước sẽ bị tiêu thụ, điều này là không thể tránh khỏi. Do đó, công suất dòng nước có thể sử dụng để tạo ra điện nhỏ hơn giá trị thu được theo công thức, nghĩa là sản lượng của nhà máy thủy điện phải bằng công suất dòng nước nhân với hệ số nhỏ hơn 1. Hệ số này cũng được gọi là hiệu suất của nhà máy thủy điện.
Giá trị cụ thể của hiệu suất của một nhà máy thủy điện liên quan đến lượng năng lượng bị mất khi nước chảy qua tòa nhà và tuabin nước, thiết bị truyền tải, máy phát điện, v.v., tổn thất càng lớn thì hiệu suất càng thấp. Trong một nhà máy thủy điện nhỏ, tổng các tổn thất này chiếm khoảng 25-40% công suất của dòng nước. Nói cách khác, dòng nước có thể tạo ra 100 kilowatt điện đi vào nhà máy thủy điện, còn máy phát điện chỉ có thể tạo ra 60 đến 75 kilowatt điện, vì vậy hiệu suất của nhà máy thủy điện tương đương với 60 ~ 75%.
Có thể thấy từ phần giới thiệu trước rằng khi lưu lượng dòng chảy và chênh lệch mực nước của nhà máy điện không đổi, công suất đầu ra của nhà máy điện phụ thuộc vào hiệu suất. Thực tiễn đã chứng minh rằng ngoài hiệu suất của tua bin thủy lực, máy phát điện và thiết bị truyền tải, các yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu suất của nhà máy thủy điện, chẳng hạn như chất lượng xây dựng công trình và lắp đặt thiết bị, chất lượng vận hành và quản lý, và thiết kế nhà máy thủy điện có chính xác hay không, tất cả đều là các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của nhà máy thủy điện. Tất nhiên, một số yếu tố ảnh hưởng này là chính và một số là thứ yếu, và trong một số điều kiện nhất định, các yếu tố chính và thứ yếu cũng sẽ chuyển hóa thành nhau.
Tuy nhiên, bất kể yếu tố nào, yếu tố quyết định là con người không phải là vật thể, máy móc do con người điều khiển, công nghệ do tư duy chi phối. Do đó, trong thiết kế, xây dựng và lựa chọn thiết bị của các nhà máy thủy điện, cần phát huy đầy đủ vai trò chủ quan của con người, phấn đấu đạt đến sự xuất sắc về công nghệ để giảm thiểu tối đa tổn thất năng lượng của dòng nước. Điều này đối với một số nhà máy thủy điện mà bản thân giọt nước tương đối thấp. Điều này đặc biệt quan trọng. Đồng thời, cần tăng cường hiệu quả vận hành và quản lý các nhà máy thủy điện, để nâng cao hiệu quả của các nhà máy điện, tận dụng tối đa nguồn nước và cho phép các nhà máy thủy điện nhỏ phát huy vai trò lớn hơn.
Thời gian đăng: 09-06-2021
